La détermination des conditions de chargements limites qui produisent une localisation du matériau est toujours un enjeu important, notamment lorsqu'il s'agit d'optimiser les dimensions d'outillage lors d'opérations durant lesquelles le matériau est fortement sollicité. Différents travaux récents ont montré que l'hétérogénéité structurale intrinsèque à tout matériau métallique joue un rôle important dans les différents stades de déformation. Le rôle des hétérogénéités sur la localisation n'est cependant pas abordé. L'objectif de cette thèse est donc de déterminer si l'hétérogénéité structurale des matériaux a un impact sur la localisation des matériaux ductiles. Une action corollaire est alors de valider le recours à des modèles qui intègre cette hétérogénéité pour obtenir des meilleurs résultats.Cette étude comprend deux volets. Le premier volet expérimental a pour objectif de constituer un référentiel expérimental qui met en évidence l'impact du facteur hétérogénéité sur la localisation. Différentes éprouvettes de titane ont été préparées de façon à obtenir différents degrés d'hétérogénéités. Deux paramètres ont été utilisés à cette fin : l'épaisseur et la structure cristalline. Le titane permet en effet de disposer de matériaux à structure hexagonale et cubique centrée qui présentent des possibilités d'accommodation plastique très différentes. Des essais de traction et d'expansion ont ainsi été pratiqués sur des éprouvettes de titane de tôle fine et épaisse dans les structures α et β du titane de nuance T40. Trois tôles différentes : Tiα(tôle fine); Tiα(tôle épaisse) et Tiα+β(tôle épaisse) ont été utilisées lors des essais. Pour obtenir les tôles Tiα+β un traitement thermique a été optimisé et l’analyse des tôles a été effectuée à l’aide de plusieurs techniques comme le MEB, les rayons X et l'ATD. Un second volet numérique s'est appuyé sur deux modèles pour réaliser la simulation des essais expérimentaux. Un premier modèle de type phénoménologique "classique", sans facteur d'hétérogénéité a tout d'abord été utilisé pour simuler le comportement idéal d'un matériau homogène. Dans un second temps, le recours à un modèle qui intègre une dimension physique, l'hétérogénéité, a montré que cette dernière a une incidence notable et permet d'améliorer la prédiction du phénomène de localisation. / The determination of limit loading conditions producing the localization in the material is always an important subject, notably as it is about the optimization of tool dimension during operations during which material is strongly solicited. Different recent works have shown that intrinsic structural heterogeneity inside any metallic material plays an important role in the different stages of deformation. However, the role of heterogeneities in localization is not addressed.The objective of this PhD thesis is therefore to determine if the structural heterogeneity of materials has an impact on the localization of ductile materials. A corollary action is then to validate the use of models which integrate this heterogeneity for best results.This study has two parts.The first experimental part has for objective to constitute an experimental base which highlights the impact of the heterogeneity factor on localization. Different titanium specimens were prepared so as to obtain different degrees of heterogeneities.Two parameters were used for this purpose: thickness and crystal structure. Titanium makes it possible to have materials with hexagonal structure and cubic centered that present possibilities of very different plastic accommodation.Tensile and equi-axial tests have thus been carried out on titanium specimens for thin and thick metal sheet in the structures α and β for T40 grade Titanium.Three different sheets Tiα(thin); Tiα(thick) et Tiα+β(thick) were used during the tests. To obtain the sheets Tiα+β, a heat treatment has been optimized and sheets analysis was done using several techniques such as SEM, X Rays and ATD. A second numerical part was based on two models to realize numerical simulation of the experimental tests. A first classical phenomenological model without heterogeneity factor was firstly used to simulate the ideal behavior of a homogeneous material. In a second time, the use of a model that incorporates a physical dimension that is to say the heterogeneity, has shown that this latter has a significant impact and makes it possible to improve the prediction of localization phenomenon.

Les aciers martensitiques Fe9Cr1MoNbV (acier T91) sont des bons candidats pour les composants des réacteurs nucléaires de Génération IV ou pour les réacteurs hybrides. Ces technologies employant des métaux liquides, la fragilisation par métal liquide est un problème pour l’intégrité des structures. Ce travail de thèse est une contribution à l’étude de la sensibilité de l’acier T91 en présence de l’eutectique Pb-Bi (LBE). L’approche, fortement expérimentale, a pour but de déterminer qualitativement et quantitativement les paramètres les plus pertinents pour déclencher la fragilisation. Une unité de purification de l’eutectique Pb-Bi a été conçue et construite au laboratoire pour retirer l’oxygène de l’eutectique Pb-Bi. Des essais mécaniques de type Small Punch Test, flexion 3 points et traction monotone ont pu être réalisés dans l’eutectique à faible teneur en oxygène dans une cellule d’essais à atmosphère contrôlée. L’acier T91, après avoir reçu son traitement thermique standard, s’est montré très sensible à la fragilisation par l’eutectique Pb-Bi à 300°C quand la vitesse de chargement était très faible aussi bien dans l’eutectique saturé ou appauvri en oxygène. Il s’avère que la vitesse de sollicitation est le facteur clé et la teneur en oxygène un facteur accélérateur de la fragilisation. Le mécanisme de fragilisation par l’eutectique Pb-Bi repose sur une diminution de l’énergie de surface et une diminution des forces de cohésions suite à l’adsorption des atomes Pb et Bi en fond de fissure. Une vitesse de déformation lente favorise la séquence oxydation-rupture du film d’oxyde qui se produit périodiquement au cours de la déformation. / Martensitic T91 steel is designated to constitute structural material for both Generation IV nuclear reactors and the high temperature components of future accelerator driven system (ADS) which employ liquid metals. The liquid LBE embrittlement of is one of the critical issues for the compatibility between the structural material T91 steel and the liquid metal. This thesis research has estimated the embrittlement sensitivity of T91 steel in liquid LBE qualitatively and quantitatively. A specific unit of LBE purification has been manufactured to remove oxygen from LBE. Special setup of Small Punch Test, three-point bending test and tensile test, have been developed in the laboratory to perform mechanical tests in low oxygen LBE inside an environmentally controlled atmosphere cell. T91 steel is a ductile material even when stressed in LBE but there exists a set of conditions which results in ductile to brittle transition. T91 steel has appeared very sensitive to liquid LBE embrittlement at 300°C when it very slowly loaded as well in oxygen saturated LBE as in low oxygen LBE even in the standard heat treatment. In addition, low oxygen content in LBE accelerates this brittle damage. Surface defects play a role when their size is of the order of a few grain sizes. The fracture toughness for T91 steel in liquid LBE can be just half of that in air. The mechanism of liquid LBE embrittlement of T91 is based on the reduction of both the values of interatomic bonds cohesive strength and of surface energy. Straining very slowly the material is supposed to favour oxidation-oxide film rupture sequences which allows real adsorption at crack tip and then propagation of brittle crack.

Les aciers inoxydables austénitiques sont utilisés dans de nombreuses applications. L'alliage 310S possède des teneurs en chrome et en nickel particulièrement élevées qui lui confèrent une excellente résistance pour les utilisations à hautes températures. Néanmoins, pour des applications combinant cyclage thermique et chargement mécanique, la prédiction de la durée de vie des pièces est délicate. En effet, si de nombreuses données sont disponibles dans la littérature concernant le vieillissement et le fluage isotherme des aciers austénitiques, celles dédiées aux sollicitations couplées sont très rares et s’avèrent insuffisantes pour rendre compte des phénomènes macroscopiques observés industriellement. Une étude a donc été menée pour comprendre les mécanismes mis en jeu. Le vieillissement d’un acier 310S a été exploré pour plusieurs cycles thermiques à 870°C. Les microstructures obtenues ont été caractérisées par différents moyens expérimentaux. L’effet critique du cyclage thermique sur la germination et la croissance des précipités a été quantifié mettant en évidence une accélération de la germination de la phase sigma. D’autre part, des essais mécaniques à 20, 650, 780 et 870°C ont été réalisés sur une large plage de contraintes. Les résultats confirment la forte influence de la modification de la microstructure sur les propriétés élastiques et sur celles en fluage. L’augmentation conjointe du module d’Young, de la limite à rupture et des vitesses de fluage a été observée. La prédiction de la durée de vie de composants subissant des cyclages thermomécaniques doit donc tenir compte de l’évolution de la microstructure. Ces travaux aboutissent donc à une double modélisation qui permet, d’une part, de décrire la cinétique de transformation de phase et, d’autre part, de prédire les vitesses de fluage de l’acier 310S, en isotherme comme en cyclage thermomécanique, dans des conditions représentatives des conditions de service des pièces industrielles. / Austenitic stainless steels are widely used in industrial applications. 310S stainless steel has high chromium and nickel contents, providing a competitive mechanical behavior for high temperature utilizations. Nevertheless, lifetime prediction is difficult to assess under coupled mechanical and thermal solicitations. Many data are available on aging and isothermal creep of austenitic stainless steels, but few consider the coupled effect of multiple solicitations. These data are insufficient to explain industrial macroscopic observations. The aim of this study was thus to explore the involved mechanisms in such a case. 310S stainless steel aging was investigated under various thermal cycling solicitations at 870°C. The obtained microstructures were characterized by numerous experimental means. The effect of thermal cycling on nucleation and growth of sigma phase precipitates was quantified. The results of the present work revealed enhanced sigma phase nucleation in these non-isothermal conditions. In addition, mechanical tests were carried out at 20, 650, 780 and 870°C under a large range of stresses. The results highlight a noticeable influence of microstructural evolution on elastic and creep properties of this alloy. Simultaneous increases of Young modulus, rupture stress and creep rates were evidenced. It was thus evidenced that lifetime prediction of components under thermomechanical cycling must take into account the microstructure change during lifetime. Finally, two models were proposed in order to assess microstructural changes and creep behavior that apply to isothermal and thermomechanical cycling conditions mimicking in service conditions of industrial components.

Les alliages de titane sont utilisés dans de nombreux domaines tels que l’aéronautique et l’aérospatial, l’industrie automobile, les plateformes offshore et d’autres applications telles que le biomédical et l’environnement marin. Le choix d’utiliser des alliages de titane repose sur le fait que ces alliages disposent d’un excellent ratio entre la résistance mécanique et la densité ainsi qu’une excellente résistance à la corrosion. Afin d’être employés pour une application marine telle que celle d’un winch innovant, nous avons choisi de travailler sur trois nuances d’alliages de titane β-métastables que sont les alliages Ti-6.8Mo-4.5Fe- 1.5Al, Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si et Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr. Le milieu marin est une atmosphère qui expose les matériaux à des conditions telles qu’elles peuvent générer leur destruction. Divers moyens de dégradation existent. Il était donc intéressant d’évaluer la résistance à la corrosion de ces alliages et de chercher à les protéger contre la corrosion. Le coeur de cette étude repose sur la sélection des alliages de titane susceptibles de répondre au cahier des charges du winch innovant. Des traitements thermomécaniques ont d’abord été définis, puis les alliages ont été caractérisés métallurgiquement et mécaniquement. Ces caractérisations ont permis de connaître les propriétés mécaniques des alliages et de sélectionner les alliages potentiellement employables au sein du winch. Puis des essais de corrosion galvaniques ont été menés via la mesure de différences de potentiel entre les alliages de titane traités et d’autres matériaux susceptibles d’être employé au sein du winch tels que des aciers inoxydables, des alliages d’aluminium et des laitons au plomb. Puis, afin d’évaluer le comportement en corrosion marine du film passif des alliages de titane, des essais de corrosion électrochimiques ont été faits à l’aide d’un dispositif à trois électrodes dans des électrolytes de type chlorure de sodium et eau de mer naturelle. Ainsi des mesures de potentiel libre et de voltammétrie cyclique ont été menées. Le point faible des alliages de titane est le comportement en frottement. Dans ce cas, afin de réduire le coefficient de frottement de ces alliages, il est souvent nécessaire d’effectuer un traitement de surface. Dans cette étude, un traitement thermochimique de nitruration gazeuse a donc été fait sur l’alliage de titane le plus récemment développé parmi les nuances étudiées à savoir le Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr. Cet alliage ainsi traité a été caractérisé de façon identique aux alliages traités thermomécaniquement. L’ensemble des essais menés au cours de cette thèse ont permis de déterminer quels alliages de titane parmi ceux étudiés seraient les plus susceptibles d’être employés au sein du winch innovant. / Titanium alloys are used in numerous fields as aerospace industry, automotive industry, off-shore industry, and, in several applications such as medical and marine applications. This is due to their good properties like high mechanical strength, low density and excellent corrosion resistance. In order to be used for an innovating winch and so in a marine environment, we have chosen to study three β-metastable titanium alloys which are Ti-6.8Mo-4.5Fe-1.5Al, Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si and Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr. In marine environment, materials are exposed to tough conditions which can generate their destruction. Several modes of degradation exist. It is so interesting to evaluate the corrosion resistance of these alloys and to search their best corrosion protection. So, the heart of the study is to select titanium alloys to meet the specifications of the innovating winch. At first, we defined thermomechanical treatments for those titanium alloys and then these materials were characterized to know their mechanical and metallurgical properties. These tests allowed us to have a well knowledge of mechanical properties of these alloys and to choose which alloys can be employed in a winch. Then, galvanic corrosion tests were made in nitric acid, sodium chloride and sodium hydroxide. We measured potential differences between our treated titanium alloys and other materials which may be used in a winch such as stainless steels, aluminum alloys and leaded brass. Then, in order to evaluate the behavior of the passive film in marine environment of titanium alloys, electrochemical corrosion tests were conducted using a three-electrode method in sodium chloride and natural seawater electrolytes. So, free potential and cyclic voltammetry measurements were conducted. The flaw of titanium alloys is their low friction coefficient. So in order to improve the coefficient of friction of titanium alloys it is useful to do a surface treatment. In this study, a gaseous nitriding thermochemical treatment was done for the most recent developed alloy among the three studied nuances, which is Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr. Then this treated alloy was characterized too similarly to the three thermomechanical treated titanium alloys. All of tests we led allowed us to know which titanium alloys with which thermomechanical and surface treatments may be used for the innovating winch.

La combinaison de la tomographie à rayons X comme technique d’imagerie 3D non destructive, et de la corrélation d’images numériques (DVC) qui permet de mesurer les champs de déplacements à partir de paires de telles images, a ouvert la voie à l’exploitation quantitative d’expérimentations mécaniques in situ. Cette thèse contribue à élargir le champ d’application de ces techniques en développant deux axes :- d’une part la régularisation mécanique qui permet de pallier le manque de contraste microstructurale en compensant ce déficit par une connaissance a priori sur le comportement mécanique du matériau. Initialement destinée à rendre compte d’un comportement élastique linéaire, nous avons étendu cette stratégie à des essais montrant une propension à la localisation de la déformation plastique dans deux directions tout en préservant le caractère isochore de la transformation. Cette technique a été testée sur des images de laminographie de tôle d’un alliage d’Aluminium pour montrer que la déformation plastique localisée précède très sensiblement l’endommagement plastique (au sens de l’apparition et la croissance de cavités plastiques).- d’autre part, à partir d’un volume de référence reconstruit, nous avons développé une technique de corrélation d’images volumiques qui apprécie la cinématique de l’objet étudié directement sur les projections (radiographies). Cette stratégie permet de diminuer très fortement le nombre de projections nécessaires à chaque instant du chargement, et donc d’augmenter très fortement la résolution temporelle de la technique en minimisant le temps d’acquisition. Cette technique a été utilisée sur un exemple de propagation de fissure de fatigue dans une fonte à graphite sphéroïdal.- enfin l’utilisation conjointe de ces deux stratégies ouvre des perspectives séduisantes d’essais rapides avec suivi cinématique 4D où la résolution temporelle peut être augmentée de plus de deux ordres de grandeur sans compromission sur la qualité de la mesure. Enfin, il est à noter que les données expérimentales restent redondantes, si bien que la validation (ou non) des hypothèses utilisées est naturellement obtenu à l’issue du traitement. Ces deux axes soulignent le bénéfice engendré par l’infusion d’une pré-connaissance, que ce soit sur le comportement mécanique ou sur la microstructure de l’éprouvette, dans la résolution du problème inverse des mesures cinématiques. / The combination of X-Ray Tomography as a 3D nondestructive imaging technic and the digital volume correlation (DVC) which uses two images to measure displacement fields, paved the way to the quantitative exploitation of in situ mechanical testing.This thesis has contributed to broaden the scope of these technics by developing two axes :- On one hand the mechanical regularization which overcomes the lack of microstructural contrast by adding an a priori knowledge of the material’s mechanical behavior. Initially designed for and linear elastic behavior, this strategy has been extended to tests where plastic strain occurs in two directions while preserving the isochoric characteristic of the deformation. This technic has been tested on images of Aluminum plates obtained by laminography to show that localized plastic strain occurs way before plastic damage (i.e. germination and growth of plastic cavities).- On the other hand, from a reconstructed volume, a DVC technic has been developed which measure the kinematic of a sampled on the radios. This strategy allows to reduce greatly the number of necessary projections à each loading step, and therefore to improve greatly the temporal resolution by minimizing acquisition time. This technic has been used on an example of fatigue crack propagation of a cast iron.- At last, the combine use of these two strategies pave the way to appealing perspectives of fast mechanical test with 4D kinematics measurements, where the temporal resolution can be improve by more than two order of magnitude without any loss in the quality of the measure. One can realized that experimental data are redundant, so the validation (or not) of the hypotheses used is obtained at the end of the procedure.These two axes show the gain of using pre-knowledge, either on mechanical behavior, either on the microstructure o the sample, in the resolution of inverse problem for kinematics measurements.

Ce travail présente les résultats d'un modèle théorique de précipitation de particules Al$_2$Cu dans un alliage d'aluminium de fonderie de type 319 traité thermiquement T7, prenant en compte les équations de la théorie de la coalescence. L'utilisation d'une distribution de taille de particules expérimentale discrétisée comme point de départ du modèle rend possible l'utilisation d'une équation de flux afin de modéliser l'évolution du rayon moyen des particules dans un élément de volume représentatif de l'alliage. L'utilisation d'un schéma numérique implicite permet de ramener la résolution du problème physique à l'inversion d'une matrice tridiagonale. Ainsi, l'évolution du rayon critique de coalescence, du nombre total et de la fraction volumique de précipités sont obtenus pour plusieurs vieillissements. Les résultats du modèle a été confrontés aux résultats des mesures expérimentales qui ont été réalisées à l'aide d'observations en microscopie électronique à transmission et qui ont permis une mesure de la taille des précipités. Ces derniers ont été assimilés à des sphères de volume équivalent aux plaquettes réelles et ont été analysés numériquement. Les résultats fournis par le modèle théorique sont en bon accord avec les mesures expérimentales et ont permis le couplage du modèle de coalescence avec un modèle micromécanique fondé sur la théorie des dislocations et calibré à l'aide d'essais de traction en température. Il permet de déterminer la limite d'élasticité de l'alliage pour un vieillissement jusqu'à 1000h compris entre 23°C et 300°C. La limite d'élasticité est alors assimilée à une somme de trois contraintes~: une contrainte liée à la friction de réseau (contrainte de Peierls), une contrainte liée au contournement des précipités par les dislocations (contrainte d'Orowan) et une contrainte liée à la présence de solution solide. Enfin, des essais de fatigue oligocyclique à différentes températures ont permis de déterminer les variables internes de la loi de comportement macroscopique. Il s'agit d'une loi élasto-viscoplastique de type Lemaitre et Chaboche, à laquelle la limite d'élasticité calculée par le modèle micromécanique est couplée. Ainsi, le comportement physique macroscopique de l'alliage est fonction de la coalescence des précipités. Des calculs 1D ou 3D, par éléments finis, permettent alors de déterminer le comportement général d'une culasse soumise à de la fatigue thermomécanique / This work highlights the results of a theoretical Al$_2$Cu particles coarsening model in a T7 thermal treated 319 aluminum alloy. As an input of the model, the experimental and discretised size distribution of the precipitates, in a 1$mu$m$^3$ representative volume element of the alloy, is used and coupled to a flux equation. The use of a numerical implicit scheme allows us to solve the problem by the inversion of a tridiagonal matrix. Thus, the evolution of the critical radius of coarsening, of the total number and of the volumical fraction of particles are modeled in a range of temperature going from 23°C to 300°C up to 1000h ageing time. Results were then compared to transmission electron microscope observations and are in good agreement with experimental measurements. Hence, the model was then coupled to a micro-mechanical model which is based on the theory of dislocations. It determines the real yield stress of the alloy generated by the interaction of the dislocations with the lattice (Peierls stress), with the precipitates (Orowan stress) and with the atoms in solid solution. Both models were then combined into a mechanical macro-scale model in order to represent the LCF behavior of the material. An elasto-viscoplastic law has been used and all the internal variables were experimentally determined using LCF stress/strain loops for the mechanical steady state. The simulation results are in good agreement with the experiments. Finally, 1D and 3D finite element computations could be run, taking into account the evolution of the microstructure during ageing and its impact on the evolution of the mechanical properties, to determine the head cylinder behavior under thermomechanical fatigue

L'objet du présent travail est la modélisation, par simulation numérique, de la tenue mécanique de flasques de sièges automobile obtenus par semi-découpe de tôle d'acier à haute limite élastique. Des essais de compression, de traction et de cisaillement sont mis en place pour étudier l'anisotropie plastique, l'écrouissage, l'endommagement et la rupture. Des essais non proportionnels de cisaillement suivi de traction et de semi-découpe suivie de poinçonnement permettent d'investiguer l'effet de prédéformations, à bas taux de triaxialité des contraintes, sur le comportement du matériau à nouveau sollicité à un taux de triaxialité des contraintes plus élevé. Basé sur les travaux de Xue et Wierzbicki, un critère de rupture permettant de rendre compte des observations expérimentales est proposé et comparé à un modèle d'endommagement de Lemaitre. Le critère de rupture proposé est implanté dans deux logiciels de calcul par éléments finis : le logiciel Forge® dédié à la simulation de la mise en forme et le logiciel LS-Dyna® dédié à la simulation de crash. Dans un premier temps, la mise en forme par semi-découpe est simulée avec Forge®. Dans un second temps, les champs de variables d'état sont transportés du maillage résultat obtenu avec Forge®, vers le maillage d'entrée pour LS-Dyna®. Ensuite les calculs de tenue mécanique sont réalisés avec LS-Dyna®. Les résultats de calculs de tenue mécanique sont enfin comparés à des résultats expérimentaux. Ces résultats expérimentaux sont des essais de mise en forme par semi-découpe suivis d'essais d'arrachement qui reproduisent, en laboratoire, les sollicitations observées sur les pièces industrielles. / The purpose of this work is to model by digital simulation the mechanical strength of automotive seat flanges obtained by half-blanking of high yield strength steel sheets. Compression, tensile and shear tests are done in order to investigate plastic anisotropy, strain hardening, ductile damage and fracture. Non-proportional tests of shear followed by traction and of half-blanking followed by punching allow investigating the effect of predeformations at low stress triaxiality, on the behavior of the material loaded again at higher stress triaxiality. Based on the work of Xue and Wierzbicki, a fracture criterion that allows taking into account the experimental observations is proposed and compared to a Lemaitre damage model. The proposed fracture criterion is implemented in two finite element software programms: Forge®, dedicated to forming simulation and LS-Dyna®, dedicated to crash simulation. In a first step, forming by half-blanking is simulated with Forge®. In a second step, state variable fields are mapped from outcome mesh from Forge® to input mesh for LS-Dyna®. Then mechanical strength computations are performed using LS-Dyna®. Finally the mechanical strength computation results are compared to experimental results. These experimental results are forming tests by half-blanking followed by wrenching tests. These tests reproduce in the laboratory loading observed on industrial parts.

L'utilisation de canalisations en matière plastique pour la réalisation et la rénovation de réseaux de distribution constitue l'une des avancées importantes de l'industrie gazière de ces trente dernières années. La jonction des canalisations thermoplastiques se fait selon le principe d'adhésion par diffusion de chaînes macromoléculaires de part et d'autre de l'interface. Le polyéthylène est le polymère thermoplastique couramment employé par la plupart des compagnies car ses caractéristiques techniques ont permis la mise au point d'installations sûres et économiquement compétitives. Son inconvénient majeur est la difficulté de l'assembler sans fusion de la zone concernée (électro-soudage), technique qui nécessite des installations sur chantier assez lourdes. Aussi Gaz de France a jugé important d'évaluer précisément l'intérêt technique et économique d'une technologie concurrente, fondée sur des tubes en polyamide 11 assemblés par collage. Les réseaux enterrés doivent avoir une durée de vie minimale de 50 ans mais, sous l'influence de l'humidité et de la température, une dégradation des jonctions peut entraîner un problème de fiabilité des installations.<br />L'objectif de l'étude est d'évaluer la durée de vie à long terme d'assemblages en polyamide 11, collés par le biais d'une colle-solvant, sous l'effet de l'eau et la température. Une première partie expérimentale permet, par un essai de pelage, d'identifier les principaux paramètres qui agissent sur la formation de l'interphase collée et d'étudier leur influence sur les caractéristiques physiques et la résistance mécanique d'un joint collé. Elle met en évidence l'effet de la mise en solution du polymère PA11 par la colle et permet de caractériser la formation de la zone collée (progression du solvant de part et d'autre de l'interface initiale, évolution de la résistance mécanique, corrélation entre mécanismes et faciès de rupture) selon les paramètres d'élaboration (temps de pré-séchage, durée et température de séchage, quantité de colle). Le travail réalisé permet de proposer des recommandations pour le protocole d'élaboration du joint et d'analyser les différentes contributions énergétiques qui interviennent lors de la rupture ainsi que les phénomènes de fragilisation.<br />Une seconde partie étudie l'influence d'un vieillissement hygrothermique sur la dégradation de joints collés (températures de 20 à 90°C). Outre les éprouvettes en PA11, deux types d'assemblages sont utilisés, en particulier des éprouvettes "tube/manchon" qui modélisent la jonction d'une canalisation gazière réelle. Trois domaines de température ont été mis en évidence, aussi bien sur le matériau PA11 que pour les joints. Ils influent sur l'évolution des propriétés en termes de cinétique d'absorption d'eau, de diminution des caractéristiques mécaniques du PA11 et de résistance du joint collé. A long terme et à température d'exposition élevée, on observe la destruction totale des liaisons au niveau du joint. Il apparaît un rôle de protection joué par la partie massique en PA11 de part et d'autre de la zone interfaciale. Une modélisation a été développée afin d'extrapoler le comportement de ses assemblages collés tube/manchon à long terme et pour des températures d'exposition plus basses.

Le procédé de forgeage à froid permet d'obtenir des pièces de géométrie complexe et présentant une très bonne précision dimensionnelle. La forme finale est obtenue en une ou plusieurs passes, et la matière est soumise à des chargements à la fois multiaxiaux et non monotones accompagnés de forts niveaux de déformation plastique qui peuvent l'amener à s'endommager : rupture de la pièce, fissures en surface ou à cœur, ... Il est alors tout à fait primordial de connaître et mieux comprendre les mécanismes qui peuvent produire ces défauts. Le sujet de thèse concerne donc la modélisation numérique de l'endommagement en forge à froid. Dans un premier temps, le contexte bibliographique concernant les mécanismes d'endommagement et leurs modélisations ont été étudiés. Un modèle d'endommagement, basé sur le modèle de Lemaitre, a alors été implémenté dans le logiciel éléments finis Forge2005®. Dans un deuxième temps, une étude expérimentale concernant la caractérisation de deux nuances en forge à froid a été réalisée. Différents essais de traction ont été menés afin d'étudier notamment l'influence de l'orientation des inclusions sur l'endommagement. Des essais de compression/traction ont également été réalisés dans le but d'examiner l'influence éventuelle de la pré-compression sur la matière. Enfin des essais in-situ (MEB et tomographie X) ont été menés pour analyser l'endommagement au cœur de la matière et mieux en comprendre les mécanismes. Sur la base de ces observations expérimentales, plusieurs améliorations ont été apportées au modèle de Lemaitre afin de le rendre plus adapté aux chargements complexes. Parmi ces améliorations, nous pouvons citer par exemple la prise en compte de l'endommagement en compression, l'introduction d'une limite en triaxialité des contraintes négative, l'introduction d'un nouveau potentiel d'endommagement et la prise en compte de l'orientation des inclusions. Pour finir, des simulations numériques ont été réalisées par le biais du logiciel Forge2005® afin de tester le modèle d'endommagement implémenté. Des cas de validations portant sur des essais mécaniques simples (traction, TELE) ainsi que sur des cas industriels ont alors été simulés et comparés aux résultats expérimentaux.

L'étude porte sur le comportement à rupture des structures minces soudées dans le domaine de transition fragile/ductile. Elle a pour objectif de proposer un critère permettant de définir les conditions pour lesquelles le risque de rupture par clivage reste nul sur une structure fissurée.<br /><br />L'étude bibliographique montre que les difficultés de la prédiction du comportement à rupture d'une structure sont dues au fait que la probabilité de rupture dépend des champs mécaniques en pointe de fissure. Le domaine de transition fragile/ductile dépend donc de la géométrie étudiée.<br /><br />Une contrainte seuil, en-dessous de laquelle le clivage ne peut avoir lieu, est définie à partir d'essais sur éprouvettes entaillées rompues à très basse température.<br /><br />L'analyse numérique par éléments finis d'essais de rupture sur éprouvettes CT dans le domaine de transition fait apparaître une relation linéaire entre la probabilité de rupture et le volume de matière ayant dépassé la contrainte seuil, montrant ainsi la pertinence du critère proposé. De plus, plusieurs relations simplifiant l'identification des paramètres du critère sont établies.<br /><br />Le critère est appliqué à un acier C-Mn de construction nucléaire, en s'intéressant plus particulièrement à la limite supérieure du domaine de transition. Un essai de rupture sur un tube aux dimensions d'utilisation est conçu, développé, réalisé et interprété grâce à une simulation numérique. Les résultats montrent premièrement qu'il existe sur la structure un décalage important du domaine de transition, dû au faible confinement de plasticité rencontré dans les structures minces, deuxièmement que le critère en contrainte seuil permet d'estimer simplement ce décalage.